產業分析

中國太陽能產業 Part 2 ,產業即將迎來新一代電池技術

Hi 我是Rex,兩個月前曾分析過中國太陽能產業的發展歷史及十四五計畫的機會,也介紹了上中下游的公司,相信讀者已經對太陽能產業有了初步的認識,還沒看過的讀者們可以點這裡「太陽能產業分析:中國十四五的發展與機會」。

這篇太陽能產業Part 2 將先更新一下產業近況,接著將介紹產業的下一個關鍵變化,分析新一代電池技術究竟會如何發展,又會出現怎麼樣的機會呢?

  • 太陽能產業近況更新
  • 產能開始擴張,原物料價格可望逐步回歸正常
  • 電池片扮演降本增效關鍵角色,技術將出現變革
  • TOPCon 及 HJT之爭,誰將接棒PERC?
  • 結語

太陽能產業近況更新

2021至今,中國太陽能的裝機表現低於預期

2021年是中國十四五計畫的第一年,但目前的裝機表現並不如預期,今年1~9月的太陽能新增裝機量僅25.56GW,同時下修了全年預期新增量至55~65GW。


2021只剩下最後兩個月,而前三季的目標達成率不到5成,雖然過去Q4都是裝機旺季,但可預期今年的成長表現與過去相比稍嫌遜色。

裝機量下降的可能原因-原物料上漲

從下圖可以看到今年原物料價格都漲價了,尤其供應鏈上游的矽料及矽片漲幅相當驚人,這對於太陽能產業下游-EPC裝機業者相當不利,由於EPC的進入門檻不高,如果沒有垂直整合,毛利率常僅有個位數,一旦原物料漲價EPC業者缺乏轉價能力,EPC業者利潤更少了,接單意願自然降低;需求方則因為原物料上漲會使電廠投資報酬率降低,進而減少需求。

原物料漲幅整理/Source

產能大量擴張,供需緊張將緩解

2021上半年,太陽能產業投資額近4千億,電池片及矽料占比最大。

今年太陽能產業供不應求的情況也反映在產能投資額上,今年上半年太陽能產業擴廠投資額來到近4千億,是去年同期的1倍。其中矽料及電池片的投資額佔比最大,分別為1200億及1500億,共佔總投資額比重75%。

產業平均擴廠需要1~2年,並進行供需預測

電池片、矽料供需整理及預測/Source

根據上圖的預測能看到多晶矽料的供需都能在明年逐漸回復正常。其中電池片1500億的投資額主要應是用在技術升級,整體而言電池片供需較為平衡。


而矽料部分在未來對純度會更加要求,技術上無重大變化;矽料擴廠到產能完全開出普遍需要1~2年,所以產能應是在2022的下半年才開出,可預期供需應將回歸正常,產能利用率也回到正常水準。

電池片扮演降本增效關鍵角色,技術將出現變革

降本增效是太陽能產業的核心邏輯,電池片始終是降本增效的關鍵,但在近年降本空間已經面臨瓶頸,按照產業歷史的發展,新一代電池片將要接棒了。

電池成本對電廠成本敏感度分析

電池片成本及轉換效率的提升能讓電廠成本顯著下降,尤其在製造成本不變的情況下提升轉換效率,會是讓成本下降的最佳方法。而且轉換效率的提升空間也比成本降低空間大。

電池成本對電廠成本分析/Source

當今主流電池技術PERC現況

2017年前主流的電池技術轉換效率僅19~20%的BSF,而2017年PERC的滲透率僅15%,那4年後PERC的滲透率是多少呢? 這4年PERC的滲透率提升6倍,來到了86%以上,而關鍵轉捩點就在於「2017年開始PERC的量產轉換效率能穩定突破20%」。由此可知,一旦新技術具備投資價值,也就是能讓電廠成本再下降,那新技術將快速被產業採用。


而PERC多年來的發展也來到了極限,目前PERC量產轉換效率已超過23%,接近理論上限24%,表示未來降本增效空間下降了,而目前市場出現的兩種解決方法分別為擴大電池片尺寸/迎接新一代電池技術。

Solution 1-擴大電池片尺寸

擴大電池片尺寸是發展最快的解決方法,原理是因為生產速度、設備和人工等成本在生產上都是固定,所以能透過擴大電池片尺寸(M6+,166mm+)分攤掉成本,使每一單位時間內生產出更大面積的電池片。


生產瓶頸在於要增大尺寸就不能用太薄的矽片,大與薄兩者是矛盾的,所以目前最大的尺寸只到210mm,越大並不會越好。

目前大尺寸電池片(166mm+)產能只有約141.3GW,滲透率不及5成,目前大企業的擴廠也以大尺寸電池片為主。未來約有160GW的小尺寸電池片將不再具競爭力。

目前大尺寸電池片約可以降低系統成本3~4%,由於是從「降本增效」中的降本下手解決降低電廠成本,所以不如提升轉換效率有效,長期而言不是最佳解。

電池片尺寸圖/Source

Solution 2-新一代電池技術

Solution 2就是利用新的電池技術去解決降本增效的問題,而目前也已經出現新的兩款電池技術,分別為TOPCon及HJT,兩者正在走向商用,詳細內容將以下一段落完整說明。


TOPcon 及 HJT之爭,誰將接棒PERC

TOPCon與HJT目前發展進度及優勢比較

TOPCon 及 HJT比較圖/Source

從上圖可以看出兩者最大的差異在於「TOPCon為現有PERC的升級技術;HJT則為全新工藝」,因此在新建成本及單瓦成本上TOPCon比起HJT更具優勢,若從現有PERC加裝設備升級,甚至只要0.8億/GW的投資額。


另外兩者量產效率不具顯著差異,所以目前售價也一樣,但是在理論效率上TOPCon更高,而HJT在未來有望仰賴疊層、鈣鈦礦等技術將轉換效率突破至30%,但目前疊層及鈣鈦礦還無明確的商用落地時程,預期短期內仍難以實現。

目前市場上可以用TOPCon及HJT分為兩個陣營,TOPCon陣營以一體化電池大廠為主,如:隆基、晶科、中來;HJT陣營以設備商、中小型電池生產商為主,如:邁為(設備商)、愛康(電池商)。

這樣有趣對立可以解釋為大廠商不願意捨棄現有PERC的存量產能;而設備商希望客戶採用昂貴的新設備,中小型電池廠希望一舉藉由新技術HJT追上大廠。

TOPCon具備先機,將享有先行技術優勢

由上述比較可知,我認為TOPCon更有機會接棒PERC,成為下一代電池技術。太陽能產業的發展始終以成本為主要考量,增加效率也是降成本的方法,目前就是為了實施真正的平價上網,而TOPCon的工藝設備與PERC相似,發展相對成熟,新建投資額是合理的;TOPCon電池片使用原物料也與PERC相似,根據晶科能源預估TOPCon的單瓦成本最晚會在2023追平PERC,在量產轉換效率已經明確高於PERC時,生產成本也不具差異,可預期TOPCon將迎來快速滲透期。


而在快速滲透期,TOPCon將展現先行技術優勢,當TOPCon具備投資價值時,迎來的會是大規模擴廠,目前也已經隆基、中來等龍頭開始規劃GW級的產能,取代趨勢相當確定。


TOPCon規模化生產後,如同PERC的歷史發展,隨規模產量釋出,工藝會更加成熟,而良率、轉換效率將再次提升。

而在TOPCon良率及轉換效率都更高的情況下,市場上規模較小的後進者因市場競爭,勢必也將擴廠TOPCon產能,因為它比起HJT更有價值。


這是在電池產業中作為先行技術的最大優勢,因為競爭它將形成正增強的效果,規模越大、電池片性能越強,性能更高,擴廠力道更強。

先行技術優勢說明圖/自行整理

HJT尚未具備降本條件,新建、單瓦成本改善仍需時間

首先就設備投資額而言,由於HJT是全新工藝,加上生產流程只需要4個步驟,對比TOPCon則要9~12個步驟,HJT對於設備的品質要求更嚴格,設備成熟度仍低,所以投資額昂貴。目前根據設備商-捷佳偉創的公告,透過捷佳偉創的獨家設備(已在試線中,望明年開始接單),HJT投資額有望降至3~3.5億/GW,這會是今年HJT最大的突破之一。


如果是從需求端來思考,如果電池製造商都預期幾年後HJT的投資額會降低,設備性能會更加優秀,那自然不會有電池製造商願意在現在投入大筆金額去增加HJT產能,畢竟電池製造商現有的PERC產線,還可以升級成TOPCon繼續保有競爭力。現在投入生產HJT的目的應為試產、研發居多。

在單瓦成本上,HJT電池用的輔材與PERC不太相同。如占HJT總成本25%,僅次於矽片成本(50%)的銀漿,根據CPIA的數據,HJT及TOPCon的銀漿用量是PERC的102%及49%,除了用量增加,HJT需要用到的是低溫銀漿,目前中國仍須仰賴進口,中國產量有限,在2020年日商京都 ELEX(KE)市占率超90%。由此可知占HJT生產成本25%的低溫銀漿,由於中國尚未具備大規模生產能力,短期成本下降幅度有限。


再來是HJT需要用到ITO靶材,其主要成份是貴金屬銦,占成本6%,目前銦元素產量有限,一旦HJT大規模量產可能會遇到ITO靶材產能不足,或是價格上漲的問題。對於貴金屬的需求也會是HJT單瓦成本難以降低的原因。

HJT成本結構圖/Source、自行整理

結語

太陽能產業無非是今年討論度最高的產業之一,也是最戲劇化的。2021作為十四五計畫的第一年,今年上半年中國的裝機量並不如預期地高,同時遇上從矽料帶動的漲價潮,在今年補助退場的情況下,平價上網更難以達成。Q4常是太陽能裝機的旺季,2021剩下不到兩個月,可以好好期待CPIA會開出怎樣的數據。

本篇分析著重在電池技術的變化,目前各家電池廠商都在研究室測試TOPCon及HJT,尤其隆基晶科一直在較量彼此的工藝水準,不斷突破新電池技術的最佳轉換效率。可以預期電池製造商對於採用新技術已經準備好了,高效電池擴廠也將隨之而來,未來可以繼續追蹤電池製造商的擴廠消息或是從設備商的訂單量去研究,搞不好可以找到好機會唷。

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